毕业论文：基于51单片机和lcd1602的万年历设计

毕业论文：基于51单片机和lcd1602的万年历设计内容摘要：

和互联网连接已是一种明显的走向； 所集成的部件越来越多， NS（美国国家半导体）公司的单片机已把语音、 图像 部件也集成到单片机中，也就是 说，单片机的意义只是在于单片集成电路， 而不在于其功能了。 如果从功能上讲它可以讲是万用机。 原因是其内部已集成上各种应用电路 ； 功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。 随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高，单片机还会不断产生新的变化和进步，最终人们可能发现：单片机与微机系统之间的距离越来越小，甚至难以辨认。 编程语言的选择 在 1972 年，美国贝尔实验室的 在 B 语言的基础上最终设计出了一种新的语言，他取了 BCPL 的第二个字母作为这种语言的名字， 这就是 C 语言。 在众多的程序设计语言中， C 语言简洁紧凑，语言表达能力强， 其结构化的流程控制有助于编制结构良好的程序。 C 语言程序经编译后生成的目标程序代码效率高，几乎可以与汇编语言媲美。 C 语言既具备高级语言使用方便、接近自然语言和数学语言的特性，同时也具备对计算机硬件系统的良好操纵和控制能力。 C 语言可移植性好，一个 C 语言源程序可以不做改动，或者稍加改动，就可以从一种型号的计算机移转到另外一种型号的计算常熟理工学院毕业设计（论文） 6 机上编译运行。 因此， C语言被广泛应用于各类系统软件和应用软件的开发。 所以 本系统以 C语言进行软件设计，增加了程序的可读性和可移植性，便于扩展和更改，软件的设计采用模块化结构，使程序设 计的逻辑关系更加简洁了。 本章小结 本章主要介绍了单片机的定义 和特点， 重点描述了单片机发展现状和未来的发展趋势，最后简单地介绍了 选择的编程语言。 常熟理工学院毕业设计（论文） 7 第 三 章 设计要求和 方案论证 设计要求 具 备在液晶上显示 年、月、日、星期、时、分、秒 的 功能； 具备年、月、日、星期、时、分、秒校准功能； 具有与即时时间同步的功能； 具有显示温度的功能； 单片机芯片的选择方案和论证 方案一 : 采用 AT89S51 芯片作为硬件核心，内部具有 4KB ROM 存储空间 ,能于 3V 的超低压工作 ,而且与 MCS51 系列 单片机完全兼容 ,但是运用于电路设计中时由于不具备 ISP 在线编程技术 ，所以 在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。 方案二 : 采用 STC89C52 芯片 ,STC89C52 是一种低功耗、高性能 的 8位 CMOS 微控制器，具有 8K的 可编程 Flash 存储器。 同样具有 AT89S51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当 对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏 ,因此 选择采用 STC89C52作为主控制系统 核心。 显示模块选择方案和论证 方案一： 采用 LED数码管动态扫描 ,LED数码管价格适中 ,对于显示数字合适 ,采用动态扫描法与单片机连接时 ,虽然占用的单片机口线少，但连线还需要花费一点时间，所以也不用此种作为显示。 方案二： 采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合 ,若 采用在显示数字显得太浪费 ,且价格也相对较高 ,所以 在此 也不用此种作为显示。 常熟理工学院毕业设计（论文） 8 方案三： 采用 1602 液晶显示屏 ,该 液晶显示屏的显示功能强大 ,内置 192 种字符， 可显示大量 符号 、数字 ,清晰可见 ,而且功率消耗小 寿命长 抗干扰能力强。 所以在此设计中采用 1602 液晶显示屏。 时钟芯片的选择方案和论证 方案一： 直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。 采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大 ,所以不采用此方案。 方案二： 采用 DS1302 时钟芯片实现时钟， DS1302 芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年进行计数，而且精度高 ,位的 RAM 做为数据暂存区，工作电压 ～ 范围内， 时耗电小于 300nA。 所以本设计采用 DS1302 时钟芯片。 温度传感器的选择方案与论证 方案一： 使用热敏电阻作为传感器，用热敏电阻与一个相应阻值电阻相串联分压，利用热敏电阻阻值随温度变化而变化的特性，采集这两个电阻变化的分压值，并进行 A/D 转换。 此设计方案需用 A/D 转换电路，增加硬件成本而且热敏电阻的感温特性曲线并不是严格线性的，会产生较大的测量误差。 方案二： 采用数字式温度传感器 DS18B20，此类传感器为数字式传感器而且仅需要一条数据线进行数据传输，易于与单片机连接，可以去除 A/D 模块，降 低硬件成本，简化系统电路。 另外，数字式温度传感器还具有测量精度高、测量范围广等优点。 因此本设计选用 DS18B20温度传感器。 常熟理工学院毕业设计（论文） 9 电路设计最终方案决定 综上各方案所述 ,对此次作品的方案选定 : 采用 STC89C52 作为主控制芯片， DS1302 时钟芯片计时， DS18B20 采集温度 ， LCD1602 作为显示 模块。 本章小结 本章主要介绍了 系统 要 实现的功能和 万年历系统硬件平台的选择，比较了 主控模块，时钟模块，显示模块，温度采集模块中 不同器件的优劣， 最后确定 了 电路设计的 整体 方案。 这 也 是完成设计的先决 条件。 常熟理工学院毕业设计（论文） 10 第四章 系统的硬件设计与实现 电路设计框图 根据上章确定的方案给出了系统整体的设计框图： STC89C52主控制模 块键 盘 模 块D S 1 3 0 2 时 钟 模 块L C D 液 晶 显 示 模 块温 度 传 感 器 图 系统 结构框 图 为使时钟走时与标准时间一致，校时电路是必不可少的，键盘 模块用来校正液晶上显示的时间 ； 温度传感器则用来检测当前的环境温度； STC89C52 单片机通过输出各种电脉冲信号来驱动控制各部分正常工作 ；而 系统的时间、温度等数据 则 最终通过 液晶 模块 显示出来。 系统硬件概述 本电路是 以 STC89C52 单 片机为控制核心， 该芯片 具有在线编程功能，功耗 低 ，能在 的 超低压 下 工作；时钟 芯片采用 DS1302，它是一款 高性能、低功耗、 自 带 RAM 的实时时钟芯片， 具有使用寿命长，精度高和功耗低等特点，同时具有掉电自动保存功能 ,可以对年、月、日、 星期 、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能， 其 工作电压为 ～；温度检测模块 由 DS18B20 构成 ,它采用独特的单线接口仅需一个端口引脚进行通讯 , 具有测量精度高、测量范围广等优点 ,其测温范围在 55~+125℃ ,工作电压为 3v~；显示部份使用 1602 液晶显示 屏 来实现 ,该显示屏具有低功耗、寿命长、可靠性高的特点，其工作电压为 5v。 常熟理工学院毕业设计（论文） 11 主要单元电路的设计 STC89C52 单片机简介 STC89C52 是一种低功耗、高性能 的 8 位 CMOS 微控制器，具有 8K 的 可编程 Flash 存储器。 使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8位 CPU 和在线系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52 具有以下标准功能： 8K 字节 Flash， 256 字节 RAM， 32 位 I/O 口 线，看门狗定时器， 2 个数据指针， 三 个 16 位定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。 另外， STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 引脚排列如图 所示。 图 STC89C52 引脚图 从引脚功能来看，可将引脚分为三部分 ： 电源及时钟引脚 VCC：接 +5V 电源 ； VSS：接地 ； XTAL1 和 XTAL2：时钟引脚，外接晶体引线端。 当使用芯片内部时钟时，此两引脚端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接常熟理工学院毕业设计（论文） 12 外部时钟脉冲信号。 控制引脚 RST/VPT： RST 是复位信号输入端， VPT 是备用电源输入端。 当 RST 输入端保持 2个机器周期以上高电平时，单片机完成复位初始化操作。 当主电源 VCC 发生故障而突然下降到一定低电压或断电时，第 2功能 VPT 将为片内 RAM 提供电源以保护片内 RAM 中的信息 不丢失。 ALE/PROG：地址锁存允许信号输出端。 在存取外存储器时，用于锁存低 8位地址信号。 当单片机正常工作后， ALE 端就 会 周期性地以时钟振荡频率的 1/6 固定频率向外输出正脉冲信号。 此引脚的第 2 功能 PROG 是对片内带有 4K 字节 EPROM 的 8751 固化程序时，作为编程脉冲输入端。 PSEN：程序存储允许输出端。 是片外程序存储器的读选通信号，低电平有效。 CPU 从外部程序存储器取指令时， PSEN 信号会自动产生负脉冲，作为外部程序存储器的选通信号。 EA/VPP：程序存储器地址允许输入端。 当 EA 为高电平时， CPU 执行片内程序存储器指令，但当 PC 中的值超过 0FFFFH 时，将自动转向执行片外程序存储器指令；当 EA 为低电平时， CPU 只执行片外程序存储器指令。 对 8031 单片机， EA 必须接低电平。 在 8751 中，当对片内 EPROM 编程时，该端接 21V 的编程电压。 I/O 口引脚 ～ ： P0口是一个 8位漏极开路的双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 8个TTL 逻辑电平。 对 P0 端口写 “ 1” 时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0口也被作为低 8 位地址 /数据复用。 ～ ： P1口是一个具有内 部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 此外， 和 分别作定时器 /计数器 2 的外部计数输入（ ）和时器 /计数器 2 的触发输入（ ）。 在 flash 编程和校验时， P1口接收低 8 位地址字节。 ～ :P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器时，P2口送出高八位地址。 在使用 8位地址访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验时， P2口也接收高 8位地址字节和一些控制信号。 常熟理工学院毕业设计（论文） 13 ～ ： P3口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 作为输出口，每位能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 P3 口亦作为 STC89C52 特殊功能（第二功能）使用。 在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。 单片机主控制模块的设计 本设计中 单片机主要负责对外设的控制和各个功能模块间的协调， 没有复杂的数据计算， 因此， 8 位的 51 系列单片机足以胜任。 51 单片机以其低廉的价格以及较出色的性能成了很多控制系统的首选。 它具有丰富的内部 资源，较大的数据、程序存储区。 一个典型的单片机最小系统一般由时钟电路、复位电路、电源指示灯和外部扩展接口等部分组成，本系统也不例外， 当单片机具备了这些最基本的条件后，就可以 正常工作 了。 单片机的最小系统如图 所示 ,单片机的 XTAL0 和 XTAL1 引脚用于连接晶振 电路。 XTAL0 接外部晶振和微调电容的一端 ,在片内它是振荡器倒相放大器的输入 ,XTAL1 接外部晶振和微调电容的另一端 ,在片内它是振荡器倒相放大器的输出。 RESET 为复位 引脚 ,连接复位电路，它用于对单片机进行初始化。 复位电路包括复位 电容 （ C6）、复位 电阻（ R3）和复位 开关 （ S4）。 VSS 为电源地 ,VCC 为 电源 正。 P ( T 2)1P ( T 2E X )2P 3P 4P 5P 6P 7P 8P 39P 38P 37P 36P 35P 34P 33P 32P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P ( I N T 1)。